c++ - 我应该何时/为什么(如果有的话)考虑进行泛型编程/元编程

Question

恕我直言，对我来说，设计模式很有意义，我已经能够实际应用它们。

但是当涉及到现代C++类型的“通用编程/元编程” 时，我感到困惑。

-这是一种新的编程/设计范式吗？

-是否仅限于“图书馆发展”？如果没有，那么什么设计/编码情况要求使用元编程/泛型编程。

-使用模板是否表示我正在进行通用编程？

我已经在这个主题上搜索了很多，但是并没有完全掌握大图片。
另请参阅此post。

在阅读了下面的讨论后，直到现在，我确信(可能仍然不正确):

a)泛型编程和元编程是两个不同的概念。

Answer 1

元编程是一个非常奇特的话题。了解它很有趣，它是一个功能强大的工具，有时您可能会发现它很有用。但是它永远不会是工具箱中最常用的工具。有时，您可能希望您的代码作用于具有不同属性的一系列不相关类型，这就是元编程的目的。通过一些技巧，您可以编写仅在参数类型为整数时才可用的函数重载。 ，或者如果它是一个指针，或者它是X，Y或Z类型(也许忽略Z的常数)。

它本质上是使用类型进行编程。通常，您的程序可以执行一些操作，例如取两个数字并产生第三个数字，或者告诉您数字是否满足某些要求。元编程可以采用两种类型并产生第三种类型，或者告诉您一种类型是否满足某些要求。是的，它可能在库开发中最有用。但话又说回来，大多数代码都可以视为库代码。您可以说main()函数之外的所有内容都是库代码。

通常，如果您想通过元编程解决问题，则可能需要使用相关的Boost库来完成繁重的工作。 Boost.TypeTraits，当然还有Boost.Mpl确实可以为您简化事情。但这不是您需要了解的内容，也不是您可能经常需要的内容。

泛型编程是相关的(并且在某些情况下可能会使用元编程成为真正的泛型，例如，标准库使用一点元编程将原始指针转换为有效的迭代器，这对于“迭代器”概念是通用的) ，但不完全相同。并且它被更广泛地使用。

每次实例化std::vector时，都使用通用编程。每次使用一对迭代器来处理值序列时，都将使用通用编程。泛型编程只是一个想法，您的代码应该尽可能地泛化，并且无论输入什么类型，它都可以正常工作。 std::vector不需要包含的类型来实现“ICanBeContained”接口(interface)(请记住Java如何要求从Object派生所有内容以便将其存储在容器类中？这意味着将原始类型装箱，并且我们会失去类型安全性。这不是通用的，这是毫无意义的限制。)

使用迭代器在序列上进行迭代的代码是通用的，并且可以与任何类型的迭代器甚至普通指针一起使用。

泛型编程非常有用，并且通常可以在很大程度上替代OOP。 (请参见上面的示例。如果可以避免这种限制，为什么还要编写一个需要包含的类型来实现接口(interface)的容器？)

通常，当您在OOP中使用接口(interface)时，它不是不允许类型在运行时更改(尽管当然也会不时发生)，而是允许您在编译时交换另一种类型(也许注入(inject)一个在测试过程中模拟对象，而不是使用完整的实现)，或者只是解耦两个类。通用编程可以做到这一点，而无需您进行繁琐的定义和维护接口(interface)的工作。在这些情况下，通用编程意味着您不必编写和维护较少的代码，并且可以获得更好的性能和更好的类型安全性。因此，是的，您一定应该对通用编程感到宾至如归。 C++不是很好的OOP语言。如果要严格遵守OOP，则应切换到Java或其他OOP固定的语言。 C++允许您编写OO代码，但这通常不是最好的解决方案。为什么几乎整个标准库都依赖通用编程而不是OOP是有原因的。标准库中几乎没有继承或多态性。他们不需要它，没有它，代码变得更易于使用和强大。

要回答您的其他问题，是的，泛型编程几乎是一个单独的范例。模板元编程不是。这是用于操纵类型系统的相当具体的技术，并且非常擅长解决少量问题。要被视为范例，我认为它必须更加通用，并且您可以将其用于基本上所有功能的方法，例如功能，OO或通用编程。

我认为xtofl确实做到了这一点:泛型编程是要使您的代码不知道类型。 (一个std::vector不在乎，或者需要知道其中存储了什么类型。它可以工作。)

另一方面，元编程与类型计算有关。给定类型T0和T1，我们可以定义类型T2，就像我们可以给定整数N0和N1一样，我们可以定义一个N2，它是N0和N1的总和。

Boost.Mpl库有一个明显的例子。
在常规代码中，如果具有整数N0，N1和N2，则可以创建包含这三个值的std::vector。然后，我可以使用其他算法来计算索引，然后提取存储在 vector 中该位置的值。

给定类型T0，T1和T2，我们可以创建一个包含这三种类型的mpl::vector。
现在，我可以使用其他算法在编译时计算索引，并提取存储在 vector 中该位置的类型。